Генетические аномалии

№12.Большинство животных являются раздельнополыми организмами. Пол можно рассматривать как совокупность признаков и структур, обеспечивающих способ воспроизводства потомства и передачу наследственной информации. Пол чаще всего определяется в момент оплодотворения, то есть в определении пола главную роль играет кариотип зиготы. Кариотип каждого организма содержит хромосомы, одинаковые у обоих полов, — аутосомы, и хромосомы, по которым женский и мужской пол отличаются друг от друга, — половые хромосомы. У человека «женскими» половыми хромосомами являются две Х-хромосомы. При образовании гамет каждая яйцеклетка получает одну из Х-хромосом. Пол, у которого образуются гаметы одного типа, несущие Х-хромосому, называется гомогаметным. У человека женский пол является гомогаметным. «Мужские» половые хромосомы у человека — Х-хромосома и Y-хромосома. При образовании гамет половина сперматозоидов получает Х-хромосому, другая половина — Y-хромосому. Пол, у которого образуются гаметы разного типа, называется гетерогаметным. У человека мужской пол — гетерогаметный. Если образуется зигота, несущая две Х-хромосомы, то из нее будет формироваться женский организм, если Х-хромосому и Y-хромосому — мужской.

№13.У животных можно выделить следующие четыре типа хромосомного определения пола.

Женский пол — гомогаметен (ХХ), мужской — гетерогаметен (ХY) (млекопитающие, в частности, человек, дрозофила).

Генетическая схема хромосомного определения пола у человека:

 

Р ♀46, XX × ♂46, XY

Типы гамет   гамета 23, X    гамета 23, X   гамета 23, Y

F 46, XX

женские особи, 50%  46, XY

мужские особи, 50%

1Тип наследования  

Х-сцепленный рецессивный 

Локализация генов:Негомологичный участок Х-хромосомы 

Примеры:Гемофилия, разные формы цветовой слепоты (протанопия, дейтеронопия), отсутствие потовых желез, некоторые формы мышечной дистрофии и пр.

2Тип наследованияХ-сцепленный доминантный 

Локализация генов :Негомологичный участок Х-хромосомы Коричневый цвет зубной эмали, витамин D устойчивый рахит и пр.

3Тип наследования 

Х-Y-сцепленный (частично сцепленный с полом) Локализация геновГомологичный участок Х- и Y-хромосом Синдром Альпорта, общая цветовая слепота

4Тип наследования

Y-сцепленный 

Локализация генов Негомологичный участок Y-хромосомы Перепончатость пальцев ног, гипертрихоз края ушной раковины

У людей мужчина получает Х-хромосому от матери, Y-хромосому — от отца. Женщина получает одну Х-хромосому от матери, другую Х-хромосому от отца. Х-хромосома — средняя субметацентрическая, Y-хромосома — мелкая акроцентрическая; Х-хромосома и Y-хромосома имеют не только разные размеры, строение, но и по большей части несут разные наборы генов. В зависимости от генного состава в половых хромосомах человека можно выделить следующие участки: 1) негомологичный участок Х-хромосомы (с генами, имеющимися только в Х-хромосоме); 2) гомологичный участок Х-хромосомы и Y-хромосомы (с генами, имеющимися как в Х-хромосоме, так и в Y-хромосоме); 3) негомологичный участок Y-хромосомы (с генами, имеющимися только в Y-хромосоме). В зависимости от локализации гена в свою очередь выделяют следующие типы наследования.

У всех млекопитающих, в том числе и у человека, у дрозофилы и у мно­гих других видов животных, женские особи в соматических клетках име­ют две Х-хромосомы, а мужские - X и Y-хромосомы. У этих организмов все яйцевые клетки содержат X-хромосомы, и в этом отношении все оди­наковы. Сперматозоиды у них образуются двух типов: одни содержат Х-хромосому, другие Y-хромосому. поэтому при оплодотворении возмож­ны две комбинации:

1.  Яйцеклетка, содержащая  Х-хромосому, оплодотворяется спермато­зоидом тоже с Х-хромосомой. В зиготе встречаются две Х-хромосомы; из такой зиготы развивается женская особь.

2.         Яйцеклетка, содержащая Х-хромосому, оплодотворяется спермато­зоидом, несущим Y-хромосому. В зиготе оказывается сочетание Х- и Y-хромосомы; из такой зиготы развивается мужской организм.

Таким образом, сочетание половых хромосом в зиготе, а следователь­но, и развитие пола у человека, млекопитающих и дрозофилы зависит от того, каким сперматозоидом будет оплодотворено яйцо (см. схему).

Схема наследования пола

 

(М) XX             X                 XY(Ж)

 

гаметы X                                          X,Y

 

зиготы                      XX, XY

Отношение числа особей женского пола (XX) к числу особей мужского пола (XY), как 1:1.

Сперматозоидов с Х-хромосомой и с Y-хромосомой примерно одинако­вое число, поэтому особей обоего пола рождается приблизительно по­ровну.

У ряда других организмов, в том числе у человека, также известно нерасхождение половых хромосом. Из 4-х типов потомков, получающихся при нерасхождении Х-хромосом у женщин, особи, не имеющие ни одной Х-хромосомы, погибают в течение эмбрионального развития. Зиготы ХХХ развиваются у женщин, у которых чаще обычного встречаются умственные дефекты и бесплодие. Из зигот ХХY развиваются неполноценные мужчины – синдром Клайнфельтера – бесплодие, умственная отсталость, евнухоидное телосложение. Потомки с одной Х-хромосомой чаще погибают в эмбриональном развитии, редкие выжившие – женщины с синдромом Шерешевского-Тернера. Они низкого роста, инфантильны, бесплодны. У человека Y-хромосомы содержат гены, определяющие развитие организма мужского пола. При отсутствии Y-хромосомы развитие идёт по женскому типу. Нерасхождение половых хромосом у человека происходит чаще, чем у дрозофилы; в среднем на каждые 600 родившихся мальчиков приходится один с синдромом Клайнфельтера.

№14X-хромосо́ма — половая хромосома. У всех млекопитающих и других организмов с гетерогаметным мужским полом, у самок две X-хромосомы (XX), а у самцов — одна X-хромосома и одна Y-хромосома (XY). Существуют и организмы (например, утконосы), у которых несколько негомологичных X-хромосом.

Дозовая компенсация (dosagecompensation): механизм, посредством которого виды с половыми хромосомами синтезируют примерно одинаковые количества продуктов генов , расположенных на этих хромосомах у мужских и женских особей. У млекопитающих дозовая компенсация достигается инактивацией одной из двух Х-хромосом в клетках , тогда как у дрозофилы происходит гиперактивация единственной мужской Х-хромосомы.

В ядрах нейтрофильных гранулоцитов женщин (не менее 7 из 500 нейтрофилов) имеются тельца полового хроматина (тельца Барра) диаметром до 1,5 - 2,0 мкм. Тельце Барра в интерфазе остается в конденсированном состоянии. Тельце Барра - структура, которая  видна в клеточном ядре как отчетливая глыбка плотной ДНК.

Как известно, особи женского пола наследуют Х-хромосомы от отца и матери, а особи мужского пола — только от матери, т.е. мужчины гомозиготны по генам в Х-хромосоме. М. Лайон выдвинула гипотезу об отсутствии у женщин генетической активности одной из Х-хромосом, пребывающей в гетеропикнотическом состоянии в виде компактной глыбкигетерохроматина (половой хроматин, или тельце Бара). Согласно этой гипотезе, женщины, гетерозиготные по Х-сцепленным генам, имеют мозаичный фенотип: у одних клеток — нормальный фенотип, у других — мутантный.

Правильность этого предположения продемонстрирована у многих млекопитающих и человека. Так, среди эритроцитов женщин, гетерозиготных по гену недостаточности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы обнаружено два типа клеток — ферментативно активных и ферментативно неактивных (мутантных). Многочисленные цитологические и биохимические исследования подтвердили гипотезу М. Лайон и позволили описать сам процесс, названный лайонизацией Х-хромосомы особей женского пола. Компенсация дозы Х-сцепленных генов (у женщин — две дозы, у мужчин — одна) достижима путём инактивации одной из родительских Х-хромосом в раннем эмбриональном периоде во всех соматических клетках.

Инактивированные Х-хромосомы превращаются в плотно конденсированные тельца, расположенные по периферии ядра. Ферменты транскрипции генов не могут выполнять свою функцию на конденсированном хроматине, поэтому происходит выравнивание дозы функционирующих генов у мужчин и женщин. Инактивация носит случайный характер, т.е. равновероятный для Х-хромосомы отцовского и материнского происхождения. Гетеропикнотическое состояние одной из Х-хромосом передаётся дочерним соматическим клеткам во всех последующих клеточных поколениях. У лиц с полисомией по Х-хромосоме инактивированы все хромосомы, кроме одной.